[PDF] Sujet du bac STI2D Physique-Chimie 2017 - Antilles-Guyane

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17PY2DSPAG1 1/16

BACCALAURÉAT TECHNOLOGIQUE

SESSION 2017

Série STI2D

Toutes spécialités

Série STL

Spécialité sciences physiques et chimiques en laboratoire

PHYSIQUE - CHIMIE

DURÉE : 3 HEURES

C

OEFFICIENT : 4

CALCULATRICE AUTORISÉE

L'emploi de toutes les calculatrices programmables, alphanumériques ou à écran graphique est

autorisé à condition que leur fonctionnement soit autonome et qu'elles ne soient pas connectables

à un réseau.

Ce sujet comporte 16 pages numérotées de la page 1/16 à la page 16/16. Avant de composer, assurez-vous que l'exemplaire qui vous a été remis est bien complet.

Les pages 14/16 à 16/16 où figurent les documents réponses sont à numéroter et à rendre

avec la copie même non complétées. Lors des applications numériques, les résultats seront donnés avec un nombre de chiffres

significatifs cohérent avec ceux de l'énoncé et une attention particulière sera portée aux unités

utilisées.

La clarté des raisonnements et la qualité de la rédaction interviendront dans l'appréciation des

copies.

Les parties du sujet sont indépendantes et peuvent être traitées séparément dans l'ordre choisi

par la·le candidat·e.

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SPORT EXTRÊME

Depuis quelques années, les sports extrêmes sont de plus en plus prisés par les adeptes de sensations fortes. On voit en effet apparaître des disciplines comme la " chute libre », le base-jumping ou le wing-suit ; toutes ont en commun de se laisser tomber dans le champ de pesanteur avec un parachute comme filet de sécurité.

L'essor des matériaux et l'évolution des systèmes de sécurité ont permis de pratiquer ces activités

dans des conditions plus sereines, que ce soit occasionnellement, comme lors de premières expériences, ou de façon plus régulière pour les amat·eurs·rices. Le sujet proposé étudie quelques aspects techniques de la pratique du parachutisme. P ARTIE A - MÉCANIQUE DU SAUT EN " CHUTE LIBRE » P ARTIE B - DISPOSITIF AUTOMATIQUE DE DÉCLENCHEMENT DU PARACHUTE P

ARTIE C - CHARGEUR PORTABLE AUTONOME

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PARTIE A - MÉCANIQUE DU SAUT EN " CHUTE LIBRE » Une parachutiste saute d'un avion à une altitude de 4,5 km. Pour simplifier, on ne considèrera que le mouvement vertical et la vitesse initiale sera supposée nulle. La montre connectée de la parachutiste a permis d'obtenir l'évolution de son altitude et de sa vitesse lors du saut. Elles sont représentées sur l'annexe A3 de la page 6. Deux phases se distinguent ; elles seront étudiées successivement.

Données

Volume du parachutiste : ܄

Masse volumique de l'air :

Altitude de départ : ܢ ൌ ૝ǡ૞ܕܓ

A.1 Première phase : 0 < t < 3 s

A.1.1 Donner les caractéristiques (direction, sens, norme et point d'application) du poids qui s'applique sur la parachutiste. A.1.2 Montrer, à l'aide du document de l'annexe A1 de la page 5, que l'on peut négliger la poussée d'Archimède qui s'applique sur la parachutiste. A.1.3 Justifier, sans calcul et à l'aide du document de l'annexe A2 de la page 5, que l'on peut négliger la force de trainée pendant cette première phase. A.1.4 Rappeler l'expression mathématique du principe fondamental de la dynamique. Montrer que la valeur de l'accélération de la parachutiste pendant cette première

A.1.5 On modélise la courbe par la droite en pointillé représentée sur l'annexe A3 de la

page 6 : comment qualifier le mouvement lors de cette première phase ? A.1.6 Montrer que l'on peut estimer la distance, ܌ , parcourue par la parachutiste pendant les 3 premières secondes, à ܌

Données

Pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré : ܌ൌΦൈ܉ൈܜ Pour un mouvement rectiligne uniforme : ܌ൌܞ avec : ܜ

17PY2DSPAG1 4/16 Remarque : la deuxième phase (3 s < t < 15 s) est trop délicate à étudier ici.

A.2 Troisième phase : 15 s < t < 64 s

A.2.1 Comment qualifier le mouvement de la parachutiste pendant la troisième phase ? A.2.2 Nommer les forces non négligeables qui agissent pendant la troisième phase de la chute. Le terme de " chute libre », au sens du physicien ou de la physicienne, correspond au cas où un objet n'est soumis qu'à l'action de la pesanteur. La parachutiste est-elle en " chute libre » au sens de la physique ?

A.2.3 On montre que la distance, ܌

, parcourue par la parachutiste pendant la troisième phase peut s'évaluer par ܌ . Montrer que la distance parcourue pendant cette phase, jusqu'à l'ouverture du parachute, peut s'estimer à ܌ A.2.4 Sachant que la parachutiste a parcouru environ 550 m pendant la deuxième phase, en déduire la distance totale, ܌ ouverture du parachute. Le résultat est-il en accord avec le relevé altimétrique ? Justifier. A.2.5 En appliquant le principe fondamental de la dynamique à la parachutiste, montrer que l'intensité de la trainée vaut ۴ A.2.6 On suppose que la parachutiste adopte une position " étendue » (horizontale et bras Déterminer avec une précision de 2 chiffres significatifs, le ۱ de la parachutiste dans cette position. A.2.7 En déduire la forme à laquelle la parachutiste peut être assimilée.

17PY2DSPAG1 5/16 Annexe A1 : poussée d'Archimède

Tout corps plongé dans un fluide (comme l'air ou l'eau) subit de la part de ce fluide une force (poussée), verticale, vers le haut dont l'intensité est égale au poids du volume de fluide déplacé (ce volume est donc égal au volume immergé du corps). L'intensité, , de la poussée d'Archimède peut donc se calculer par : avec : : volume immergé (dans le fluide) du corps en ܕ Annexe A2 : force de trainée aérodynamique ou force de frottement fluide Lorsqu'un solide se déplace dans un fluide (l'air ou l'eau), pour des vitesses relativement importantes, une force de résistance aérodynamique s'oppose au déplacement. L'intensité de cette trainée s'exprime par la relation : ૛H HHquotesdbs_dbs25.pdfusesText_31

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